Bài tập Sách giáo khoa
Bài C1 [trang 89 SGK Vật Lý 8]: a] Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200 g nước đang sôi đổ vào 300 g nước ở nhiệt độ trong phòng.
b] Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được?
Lời giải:
a] Gọi t1 = 100oC
Giả sử coi nhiệt độ trong phòng là 25oC => t2 = 25oC
Gọi t là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.
- Nhiệt lượng do 200g = 0,2 kg nước sôi tỏa ra: Q1 = m1.c [t1 – t]
- Nhiệt lượng do 300g = 0,3 kg nước thu vào: Q2 = m2.c[t – t2]
Phương trình cân bằng nhiệt:
Q2 = Q1 hay m1.c[t1 – t] = m2.c [t – t2]
b] Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được là vì trên thực tế có sự trao đổi nhiệt giữa các dụng cụ đựng nước với môi trường bên ngoài.
[Lưu ý ở câu a: nếu thầy/cô giáo cho nhiệt độ phòng khác với 25oC ở trên thì các bạn chỉ cần thay giá trị t2 là được.]
a] Gọi t1 = 100oC
Giả sử coi nhiệt độ trong phòng là 25oC => t2 = 25oC
Gọi t là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.
- Nhiệt lượng do 200g = 0,2 kg nước sôi tỏa ra: Q1 = m1.c [t1 – t]
- Nhiệt lượng do 300g = 0,3 kg nước thu vào: Q2 = m2.c[t – t2]
Phương trình cân bằng nhiệt:
Q2 = Q1 hay m1.c[t1 – t] = m2.c [t – t2]
b] Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được là vì trên thực tế có sự trao đổi nhiệt giữa các dụng cụ đựng nước với môi trường bên ngoài.
[Lưu ý ở câu a: nếu thầy/cô giáo cho nhiệt độ phòng khác với 25oC ở trên thì các bạn chỉ cần thay giá trị t2 là được.]
Nhiệt lượng nước nhận được bằng đúng nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra là:
Q2 = Q1 = m1c1 [t1 - t] = 0,5.380[80 - 20] = 11400J
Độ tăng nhiệt độ của nước là:
Bài C3 [trang 89 SGK Vật Lý 8]: Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào một lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 13oC một miếng kim loại có khối lượng 400 g được nung nóng tới 100oC. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20oC. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước 4190J/kg.K
Lời giải:
Nhiệt lượng do kim loại tỏa ra là:
Q1= m1c1 [t1 – t]
Nhiệt lượng đo nước thu vào là:
Q2 = m2c2 [t - t2]
Phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2 hay m1c1[t1 – t]= m2c2[t - t2]
Nhiệt dung riêng của kim loại là:
Bài tập Sách bài tập
Bài 25.1 [trang 67 Sách bài tập Vật Lí 8] Người ta thả ba miếng đồng, chì có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng. Hãy so sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại trên.
A. Nhiệt độ của ba miếng bằng nhau.
B. Nhiệt độ của miếng nhôm cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì.
C. Nhiệt độ của miếng chì cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng nhôm.
D. Nhiệt độ của miếng đồng cao nhất, rồi đến miếng nhôm, miếng chì.
Lời giải:
Chọn A
Vì khi thả ba miếng kim loại cùng khối lượng vào cốc nước nóng thì nhiệt độ của cốc nước cao hơn sẽ truyền sang ba miếng kim loại và cuối cùng khi nhiệt độ của ba miếng bằng nhau thì quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại.
Bài 25.3 [trang 67 Sách bài tập Vật Lí 8] Một học sinh thả 300g chì ở 100oC vào 250g nước 58,5oC làm cho nước nóng lên tới 60oC.
a] Hỏi nhiệt độ của chì ngay khi cân bằng nhiệt?
b] Tính nhiệt lượng nước thu vào.
c] Tính nhiệt dung riêng của chì.
d] So sánh nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra trong bảng và giải thích tại sao có sự chênh lệch. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K
Lời giải:
Tóm tắt
m1 = 300g = 0,3kg
t2 = 100oC
m2 = 250g = 0,25kg
c1 = 4190J/kg.K
t1 = 58,5oC
t = 60oC
Tìm c2 = ?[J/kg.K]
Bài giải
a] Nhiệt độ cuối cùng của chì bằng nhiệt độ cuối của nước:
Qtỏa = Qthu
m1.c1.[100 – tcân bằng] = m2.c2.[ tcân bằng – 58,5]
⇒ tcân bằng = 60o
b] Nhiệt lượng nước thu vào là:
Q = m1c1[t – t1] = 4190.0,25[60 – 58,5] = 1571,25J
c] Nhiệt lượng trên là do chì tỏa ra, do đó có thể tính được nhiệt dung riêng của chì là:
d] Chỉ gần bằng, vì đã bỏ qua nhiệt lượng truyền cho môi trường xunh quanh.
Bài 25.4 [trang 67 Sách bài tập Vật Lí 8] Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15oC. Hỏi nước nóng lên tới bao nhiêu độ nếu bỏ vào nhiệt lượng kế một quả cầu bằng đồng thau khối lượng 500 g được đun nóng tới 100oC.
Lấy nhiệt dung riêng của đồng thau là 368J/kgK, của nước là 4186J/kgK. Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt lượng kế và môi trường bên ngoài.
Lời giải:
Bài 25.5 [trang 67 Sách bài tập Vật Lí 8] Người ta thả một miếng đồng khối lượng 600g ở nhiệt độ 100oC vào 2,5 kg nước. Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 30oC. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ, nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình đựng nước và môi trường bên ngoài?
Lời giải:
Bài 25.6 [trang 68 Sách bài tập Vật Lí 8] Đổ 738 g nước ở nhiệt độ 15oC vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100g, rồi thả vào đó một miếng đồng có khối lượng 200g ở nhiệt độ 100oC. Nhiệt độ khi bắt đầu có cân bằng nhiệt là 17oC. Tính nhiệt dung riêng của đồng, lấy nhiệt dung riêng của nước là 4186J/kg.K
Lời giải:
Tóm tắt
m1 = 200g = 0,2kg,
t1 = 100oC
m2 = 738g
t2 = 15oC
m3 = 100g
c2 = 4186J/kg.K
Tìm c1 = ?
Bài giải
Nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra là:
Q1 = m1c1[t1 – t]= 0,2 × c1[100 – 17]
Nhiệt lượng do nước và nhiệt lượng kế thu vào là:
Q2 = m2c2[t2 – t ]= 0,738 × 4186[17 – 15]
Và : Q3 = m3c3[t2 – t ]= 0,1 × c1[17 – 15]
Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:
Q1 = Q2 + Q3 [1]
Thay số vào [1] ta được c1 = 377J/kg.K
Bài 25.7 [trang 68 Sách bài tập Vật Lí 8] Muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 35oC thì phải đổ vào bao nhiêu lít nước đang sôi vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 15oC, lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190/kgK.
Lời giải:
Gọi x là khối lượng nước ở 15oC và y là khối lượng nước đang sôi.
Ta có: x + y = 100kg [1]
Nhiệt lượng y kg nước đang sôi tỏa ra là:
Qy = y.4190.[100 - 35]
Nhiệt lượng x kg nước ở nhiệt độ 15oC thu vào để nóng lên 35oC là:
Qx = x.4190[100 - 35]
Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:
y.4190.[100 - 35] = x.4190[100 - 35] [2]
Giải hệ phương trình giữa [1] và [2] ta được:
x = 76,5kg và y = 23,5 kg.
Như vậy, phải đổ 23,5 lít nước đang sôi vào 76,5 lít nước ở 15oC để có 100 lít nước ở 35oC.
Bài 25.8 [trang 68 Sách bài tập Vật Lí 8] Thả một miếng nhôm được đun nóng vào nước lạnh. Câu mô tả nào sau đây trái với nguyên lí truyền nhiệt?
A. Nhôm truyền nhiệt cho nước tới khi nhiệt độ của nhôm và nước bằng nhau.
B.Nhiệt năng của nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt năng của nước tăng lên bấy nhiêu.
C. Nhiệt độ của nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt độ của nước tăng lên bấy nhiêu
D. Nhiệt lượng do nhôm tỏa ra bằng nhiệt lượng do nước thu vào.
Lời giải:
Chọn C
Vì sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại, nhiệt độ cuối cùng của nhôm với nước bằng nhau nên C sai.
Bài 25.9 [trang 68 Sách bài tập Vật Lí 8] Câu nào sau đây nói về điều kiện truyền nhiệt giữa hai vật là đúng?
A. Nhiệt không thể truyền từ vật có nhiệt năng nhỏ sang vật có nhiệt năng lớn hơn.
B. Nhiệt không thể truyền giữa hai vật có nhiệt năng bằng nhau.
C. Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật có nhiệt năng lớn hơn sang vật có nhiệt năng nhỏ hơn.
D. Nhiệt không thể tự truyền được từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao hơn.
Lời giải:
Chọn D
Vì nhiệt chỉ tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn nên câu D đúng.
Bài 25.10 [trang 68 Sách bài tập Vật Lí 8] Hai vật 1 và 2 trao đổi nhiệt với nhau. Khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ vật 1 giảm bớt Δt1, nhiệt độ vật 2 tăng thêm Δt2. Hỏi Δt1 = Δt2, trong trường hợp nào dưới đây?
A. Khi m1 = m2 , c1 = c2, t1 = t2
B. Khi m1 = m2 , c1 = c2, t1 > t2
C. Khi m1 = m2 , c1 = c2, t1 < t2
D. Khi m1 = m2 , c1 = c2, t1 < t2
Lời giải:
Chọn B
Hai vật 1 và 2 trao đổi nhiệt với nhau. Khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ vật 1 giảm bớt Δt1 tức là vật 1 tỏa nhiệt , nhiệt độ vật 2 tăng thêm Δt2 tức là vật 2 thu nhiệt như vật ban đầu t1 > t2.
Khi nhiệt độ cân bằng ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2
m1.c1.Δt1 = m2.c2.Δt2
3/2 m2.2/3 c2.Δt1= m2.c2.Δt2
⇔ Δt1 = Δt2
Bài 25.11 [trang 69 Sách bài tập Vật Lí 8] Hai vật 1 và 2 có khối lượng m1 = 2m2truyền nhiệt cho nhau. Khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hai vật thay đổi một lượng là ∆t2 = 2∆t1. Hãy so sánh nhiệt dung riêng của các chất cấu tạo nên vật.
A. c1 = 2c2
B. c1 = c2
C. c1 = c2
D. Chưa thể các định được vì chưa biết t1 > t2 hay t1 < t2
Lời giải:
Chọn C
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có
Q1 = Q2
m1.c1. Δt1 = m2.c2.Δt2[1]
Mà m1 = 2m2; Δt2 = 2Δt1 → Δt1 = Δt2/2 thay vào phương trình [1] ta được:
2m2.c1.Δt2/2 = m2.c2.Δt2 → c1 = c2